本文设计并研究了用于生物传感的硅氧氮化物（SiON）微环光子结构。作者设计了波导、定向耦合器和跑道型谐振器，以测量小于10−6折射率单位（RIU）的折射率变化。通过测试不同SiON折射率样品及波导尺寸，筛选出性能最佳的传感器，并在测试结构上测量了传播损耗和弯曲损耗，同时完成了谐振器性能的完整表征。利用葡萄糖水溶液测量了灵敏度和检出限...
本文报道了一种在多孔硅平板波导上图案化微环谐振器的紧凑型高Q生物传感器。多孔硅微环具有大内部比表面积，允许生物和化学分子渗入导波层并与导模直接相互作用，从而增强识别与光-物质相互作用。作者通过电化学刻蚀制备双层多孔硅波导，并经电子束光刻和反应离子刻蚀形成半径10 μm和25 μm的微环，耦合间隙为200 nm。25 μm多孔硅微环在...
芯片级光学微腔生物传感器通常依赖超高Q微腔和精密波长可调谐激光，在光谱域测量，易受设备噪声影响且不利于便携。本文提出并验证了一种基于空间域测量的硅基耦合谐振器光波导（CROW）生物传感器概念。该器件在绝缘体上硅（SOI）芯片上由8个耦合微环组成，采用固定波长激发，并通过长工作距离物镜和InGaAs相机对CROW的面外弹性散射强度图案...
本文在绝缘体上硅（SOI）平台上实现了一种谐振增强、缺陷介导的环谐振器光电探测器，并将其作为单片式生物传感器，为微环谐振器传感器与光电探测器在片上实验室（lab-on-chip）中的低成本集成提供了新途径。该方案避免了在 SOI 芯片上集成 III-V 或锗基混合光电探测器所带来的复杂工艺和高成本问题。器件利用微环谐振腔中的光强积累...
本文提出一种由SiO2-TiO2材料构成的双侧环Add-drop Filter微环谐振器（DR-ADF）光子学生物传感器构型，用于检测人血中的沙门氏菌（SB）。采用散射矩阵法与归纳计算确定有、无沙门氏菌时输出信号强度。沙门氏菌与加载在传感和检测微谐振器鞭毛蛋白层上的抗体发生反应，引起折射率变化，使通端口和落端口输出信号强度增加，从而...
SOI（silicon-on-insulator）微环谐振器已被证明是无标记纳米光子生物传感器的优秀平台。其高折射率对比度允许制备微米级传感器，有利于多路复用检测，但也会因波导粗糙度引起背向散射，使顺时针与逆时针传播模式耦合，导致本征模式分裂并降低共振品质因子。在生物传感器应用中，共振波长通常由拟合算法自动跟踪，不可预测的模式分裂会...
本文报道了一种完整的光子线分子生物传感器微阵列芯片架构及其配套仪器。芯片采用硅绝缘体上（SOI）工艺，将毫米级硅光子线波导折叠成螺旋微环谐振器，每个传感器直径约50 μm，可独立提供分子结合曲线；16和128通道芯片已制备并测试，128个传感器阵列仅占2×2 mm²，芯片尺寸为6×9 mm²。芯片单片集成微流控样品输送通道，其尺寸和...
光学生物传感技术对无标记监测生物分子相互作用至关重要。随着功能蛋白质组和药物发现对高通量应用的需求增加，需要简便且通用的受体蛋白固定化方法。本文开发了一种用于微环谐振器生物传感器的聚合物平台，使受体蛋白可直接固定在波导表面，无需额外表面修饰。采用三种前驱体混合的溶胶-凝胶过程制备液态杂化聚硅氧烷，该材料可光刻、光固化并用于紫外压印。...
个性化医学的一个广泛认可目标，是大幅降低高并行、小流体体积、即时检测和家庭诊断的成本。近年来，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容硅光子电路进行生物传感受到广泛关注，其有望以极低的单芯片成本制造包含数千个正交传感器的芯片级集成器件。生物传感器转化的核心挑战，是在未处理生物流体中实现对目标分析物既敏感又特异的检测。尽管硅光子生物传...
传统生物传感器表面大分子结合动力学测定通常采用逐步滴定，在多个分析物浓度下分别监测结合与解离，需要多次再生表面，耗时且引入批次差异。此前研究表明，在分析物浓度随时间线性增加的梯度中可单步测定动力学速率。本文报道将非线性分析物浓度梯度用于单次实验中测定结合动力学速率和平衡结合亲和力，并提出一种易于集成到微流控系统的通用非线性梯度发生器...
硅光子芯片级生物传感的变革潜力主要受限于无法选择性功能化并利用其高密度集成光学器件。硅生物传感器（如微环谐振器）可常规制备为小于50×50 μm的占位面积，但由于尺寸小和对准要求高，对单个器件进行化学寻址一直是重大挑战。本文描述了一种非接触压电（喷墨）方法，可快速、高效地将生物活性蛋白、糖蛋白和新糖缀合物打印到高密度硅微环谐振器生物...
本文提出一种基于同心硅绝缘体上（SOI）微环谐振器的超紧凑、并行、无标记生物传感器。数值研究表明，与传统单环传感器相比，该传感器具有更高灵敏度和更大检测面积。作者分析了DNA杂交检测灵敏度，将探针固定在双同心环谐振器顶部及环间空气隙中。对于检测面积为27.646 μm²的同心双环系统，体检测灵敏度为683 nm RIU⁻¹。研究还分...